焊件選材原則與結(jié)構(gòu)工藝性

第四節(jié)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊件的選材原則焊件的結(jié)構(gòu)工藝性焊接方法的選擇一、焊件的選材原則定義：即對(duì)焊接結(jié)構(gòu)件材料的選擇。一、焊件的選材原則1.在滿足使用性能要求的前提下，首先選擇焊接性較好的材料。

優(yōu)先選用低碳鋼、普通低合金鋼（價(jià)低、工藝簡單、可焊性好）低合金高強(qiáng)度鋼（強(qiáng)度高，焊接性好、加工性好，減輕材料重量）2.考慮輔助工藝的可行性

中高碳鋼、屈服強(qiáng)度σs＞400MPa的合金結(jié)構(gòu)鋼：ωc高，焊接性差，焊前預(yù)熱，焊后緩冷，以減小因其塑、韌性不好而產(chǎn)生開裂的傾向。考慮實(shí)際生產(chǎn)中有無預(yù)熱和緩冷的條件。3.注意所選材料與焊接方法要相匹配低碳鋼、低合金鋼：熔焊、壓焊等各種焊接方法；高溫下易氧化材料（Al,Mg,Ti等）：惰性氣體保護(hù)氣氛下焊接，eg:氬弧焊4.盡量選擇同一種材料焊接

焊接材料不一致，則材料強(qiáng)度、性能不一致，使得焊接工藝變得復(fù)雜。必須采用異種材料焊接時(shí)，要選擇熔點(diǎn)、力學(xué)性能和抗氧化性差異小的材料。焊接工藝措施按焊接性較差的材料進(jìn)行。5.盡量選用型材，如工字鋼，角鋼，槽鋼等。

使用型材可減少焊縫數(shù)量，簡化焊接工藝，增加結(jié)構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度。

實(shí)際生產(chǎn)中重要焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇，已在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定好了，可查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)。二、焊件的結(jié)構(gòu)工藝性定義：指焊接的結(jié)構(gòu)對(duì)焊接工藝的適應(yīng)性?；驹瓌t：在滿足焊件工作要求的前提下，力求使焊件結(jié)構(gòu)便于焊接操作和有利于減小焊接應(yīng)力和變形。考慮因素：焊縫布置、焊接的接頭形式等1.焊縫的合理選擇（1）盡量選擇平焊。焊縫類型：平焊、橫焊、立焊、仰焊圖4.12平焊：操作最方便，焊縫接頭質(zhì)量最好。(a)用四塊鋼板焊成(b)用兩根槽鋼焊成圖4-13合理選材與減少焊縫數(shù)量(c)用兩塊鋼板彎曲后焊成(d)容器上的鑄鋼法蘭焊接（2）盡量減少焊縫的數(shù)量（3）焊縫位置應(yīng)便于操作焊條電弧焊：考慮焊條操作位置，保證足夠的焊接操作空間。點(diǎn)焊或縫焊：考慮電極的安放位置，留出電極方便深入的空間。見圖4－44、圖4－45、圖4－46圖4-14焊條電弧焊焊縫位置≥15mm45o(a)不合理(d)合理(b)不合理(e)合理(c)不合理(f)合理點(diǎn)焊或縫焊焊縫位置(a)不合理(b)合理圖4－15電阻點(diǎn)焊或縫焊焊縫位置（4）避免密集交叉的焊縫1、避免密集交叉的焊縫

焊接接頭處嚴(yán)重過熱，加大熱影響區(qū)，使組織惡化，晶粒粗大，并使焊接應(yīng)力增大。見圖4.40圖4－16焊縫分散的布置(a)不合理(b)不合理(c)不合理(d)不合理(e)合理(f)合理(g)合理＞3δ≥100δ≥100(h)合理焊縫對(duì)稱可使各焊縫產(chǎn)生的焊接變形在一定程度上相互抵消，焊后不會(huì)發(fā)生明顯的彎曲變形。見圖4－41（5）盡可能使焊縫對(duì)稱布置(a)不合理(b)合理(c)合理(e)合理(d)不合理圖4-17

焊縫的對(duì)稱布置（6）焊縫應(yīng)避開應(yīng)力集中部位焊接接頭存在殘余應(yīng)力和焊接缺陷，往往是焊接結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。見圖4－42圖4－18焊縫應(yīng)避開最大應(yīng)力與應(yīng)力集中處(d)合理(e)合理(f)合理(a)不合理(b)不合理(c)不合理（7）焊縫應(yīng)避開機(jī)械加工表面有些表面要求較高的精度，需進(jìn)行后續(xù)的機(jī)械加工，則焊縫應(yīng)遠(yuǎn)離這些位置。見圖4－43(a)不合理(b)合理(c)不合理(d)合理圖4－19焊縫應(yīng)避開加工表面（8）焊縫轉(zhuǎn)角應(yīng)平滑過渡應(yīng)避免構(gòu)件截面的突變，在截面變化的地方應(yīng)平緩過渡。

焊縫在轉(zhuǎn)角處尤其是尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此截面突變處應(yīng)有一定斜度或圓角實(shí)現(xiàn)平滑過渡，并把焊縫安放在薄板一側(cè)。另外，焊縫端部應(yīng)避免銳角。角接和T接的過渡形式不同厚度的角接與T型接頭的過渡形式2.焊接接頭形式的選擇常見焊接接頭形式：對(duì)接、搭接、角接、T形接頭，見圖。接頭形式的選擇應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的形狀、使用要求和焊接生產(chǎn)工藝而定。（1）對(duì)接接頭應(yīng)力分布均勻，接頭質(zhì)量容易保證，靜載和動(dòng)載作用下都有很高的強(qiáng)度，應(yīng)用最廣。對(duì)下料尺寸精度和裝配要求較高，用于重要受力焊縫。如：鍋爐，壓力容器，船體等。bδⅠ型坡口δ=1~6；b=0~2.5Y型坡口δ=3~26；α=40o~60o；b=0~3；p=1~4bδαP雙Y型坡口δ=3~26；α=40o~60o；b=0~3；p=1~3bδαPα帶鈍邊U型坡口δ=3~26；β=1o~8o；b=0~3；p=1~3；R=6~8bδβPR

焊條電弧焊（a）對(duì)接接頭（2）

T形接頭接頭應(yīng)力分布較均勻，焊前準(zhǔn)備要求較高，操作時(shí)有特殊要求。船體結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多帶鈍邊雙單邊V型坡口δ=20~40；β=40o~50o；b=0~3；p=1~3bβpδδbⅠ型坡口δ=2~30；b=0~2

焊條電弧焊（b）T形接頭（3）角接接頭只起連接作用，不能用以傳遞工作載荷。受力比對(duì)接接頭復(fù)雜，但接頭成一定角度連接時(shí)就得選用。Y型坡口δ=12~30；α=40o~50o；b=0~2；p=0~3bαPδⅠ型坡口δ=2~8；b=0~2bδ帶鈍邊V型坡口δ=6~30；β=35o~50o；b=0~3；p=1~3Pbδβ

焊條電弧焊（c）角接接頭（4）搭接接頭薄板焊件接頭的基本形式。焊件不在同一平面，受力時(shí)將產(chǎn)生附加彎矩接頭強(qiáng)度低，而且耗材多，一般少用。電阻點(diǎn)、縫焊接頭多用搭接接頭。受力不大的平面聯(lián)結(jié)與空間構(gòu)架，房屋、橋梁等的桁架結(jié)構(gòu)。LδL≥4δ塞焊

焊條電弧焊（d）搭接接頭3.坡口形式開坡口目的：對(duì)厚度較大工件，保證焊透。對(duì)重要結(jié)構(gòu)，當(dāng)板厚大于3mm時(shí)就要開坡口。選擇原則：根據(jù)板厚及焊接生產(chǎn)工藝，同時(shí)考慮坡口加工的可能性。坡口形式參考GB985.1-2008規(guī)定，見圖。4.接頭過渡形式厚薄差異較大的材料焊接時(shí)，截面變化突然，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，且兩者受力不均，易產(chǎn)生各種焊接缺陷。斜坡過渡，使對(duì)接處的板厚基本一致。對(duì)接接頭過渡形式分為單面斜邊和雙面斜邊兩種。對(duì)接的過渡形式δ1δLδδ1L/2

不同厚度鋼板對(duì)接三、焊接方法的選擇考慮因素：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸、形狀、材料的焊接性、各種焊接方法的適用范圍、焊接接頭的質(zhì)量，實(shí)際的生產(chǎn)條件，技術(shù)水平等。目標(biāo)：最經(jīng)濟(jì)、最方便、生產(chǎn)效率高且焊接接頭質(zhì)量好。見表4-8焊接方法的選擇低碳鋼、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼：各種焊接方法薄板輕型結(jié)構(gòu)，密封要求高：縫焊（eg:汽車油箱）若無電